+Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS Rev Chil Cir 2016;xxx(xx):xxx -xxx www.elsevier.es/rchic CASO CLÍNICO Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Ignacio Velasco a,b,∗ , Héctor Ramos a y Soheil Vahdani a a b Departamento de Cirugía Oral y Maxilofacial, Universidad de Puerto Rico, PR, Estados Unidos Oral/Head & Neck Oncology and Reconstructive Surgery, Peking University Stomatological Hospital, Beijing, China Recibido el 27 de julio de 2016; aceptado el 14 de septiembre de 2016 PALABRAS CLAVE Neoplasias mandibulares; Impresión en tres dimensiones; Reconstrucción mandibular; Fibroma osificante KEYWORDS Jaw neoplasms; Three-dimensional printing; Mandibular reconstruction; Ossifying fibroma ∗ Resumen Objetivo: Introducir la tecnología de impresión tridimensional para la creación de modelos anatómicos para asistir la planificación quirúrgica de tumores mandibulares Caso clínico: Presentamos el caso de una paciente de 30 a˜ nos historial de tumoración en la mandíbula, sector anterior, a˜ nos de evolución La biopsia incisional confirmó que se trataba de un fibroma osificante Con la asistencia de la tecnología de impresión tridimensional se realizó la planificación quirúrgica para establecer los márgenes de osteotomías y el predoblado de la placa de reconstrucción Adicionalmente se describe en detalle el proceso de construcción del modelo de prototipado rápido la tecnología de impresión tridimensional © 2016 Sociedad de Cirujanos de Chile Publicado por Elsevier Espa˜ na, S.L.U Este es un art´ıculo Open Access bajo la licencia CC BY-NC-ND (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/ 4.0/) Surgical management of mandible tumor assisted with three-dimensional printing technology: A technical note and case report Abstract Aim: Introduction of three-dimensional printing technology for the generation of medical rapid prototyping models, an assistant tool in surgical planning of mandibular tumors Clinical case: We report the case of a 30-years-old female patient who presented an anterior mandible mass with years of evolution Incisional biopsy confirmed ossifying fibroma With the assistance of three-dimensional printing technology, 3D model was created and surgical Autor para correspondencia Correo electrónico: ignacio.velasco@upr.edu (I Velasco) http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 0379-3893/© 2016 Sociedad de Cirujanos de Chile Publicado por Elsevier Espa˜ na, S.L.U Este es un art´ıculo Open Access bajo la licencia CC BY-NC-ND (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/) Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS I Velasco et al planning was performed with the design of osteotomy sites for mandibular resection Furthermore, prebending of reconstruction plate based on 3D model was accomplished The protocol for rapid prototyping models creation in details is described in this article © 2016 Sociedad de Cirujanos de Chile Published by Elsevier Espa˜ na, S.L.U This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/ 4.0/) Introducción La necesidad de reconstrucción de defectos mandibulares sido un continuo desafío para los cirujanos de cabeza y cuello, plásticos y maxilofaciales Tumores benignos o malignos, osteomielitis, trauma, osteorradionecrosis son algunas anomalías que resultan en defectos de continuidad significantes en los huesos maxilares1 Los objetivos de la reconstrucción son la devolución de la anatomía perdida y de la simetría facial, además de un apropiado resultado funcional que permita una adecuada rehabilitación dental2 Después de la resección mandibular, la reconstrucción será efectuada de manera inmediata o diferida como un segundo procedimiento de a meses después Los procedimientos de reconstrucción más populares incluyen injertos óseos vascularizados y no vascularizados, distracción osteogénica y el uso de placas de titanio1,2 El uso de placas de titanio para la reconstrucción de defectos de continuidad en la mandíbula es un gold standard en la práctica de la cirugía reconstructiva3 Darles la forma a las placas de titanio, durante la cirugía, no es un procedimiento fácil; así entonces la preparación requiere un mayor tiempo quirúrgico, aumentando los costos de la intervención El moldear la placa de reconstrucción sobre las superficies anatómicas es esencial para el éxito del procedimiento y la colocación futura del injerto óseo, la idea de rehabilitar implantes oseointegrados si se requiere4 La planificación preoperatoria en cirugía ablativa y reconstructiva evolucionado en los últimos 20 a˜ nos los avances de la imagenología médica Sin embargo, las actuales modalidades radiológicas están limitadas a mostrar una imagen tridimensional (3D) en una superficie bidimensional, como lo es la pantalla del ordenador5 Pero los avances de la tecnología de prototipado rápido medico (PRM), ahora es posible obtener modelos anatómicos en escala 1:1 la información de los estudios de imágenes convencionales, como son: la tomografía computada (TC), resonancia nuclear magnética y sonografía6 Estos modelos anatómicos comenzaron a ser usados en medicina por Mankovich et al a principios de los noventa7 para la reconstrucción de defectos craneofaciales Existen diversas tecnologías para producir estos modelos: estereolitografía, sinterizado selectivo por láser, deposición por pulverización multifase e impresión 3D La tecnología de impresión 3D permite generar objetos dise˜ nados por ordenador mediante un mecanismo de modelado por deposición fundida en conjunto un material termoplástico Esta tecnología puede construir objetos en 3D de cualquier forma imaginable y las aplicaciones en medicina se están expandiendo rápidamente para revolucionar la planificación en el campo de la cirugía Recientes reportes en la literatura han mostrado que estos modelos de PRM pueden ser usados en los periodos pre y perioperatorios para mejorar la predictibilidad de tratamientos reconstructivos maxilofaciales8-11 Sus aplicaciones incluyen el diagnostico, la planificación del tratamiento y la educación del paciente en entender su anomalía Adicionalmente, los modelos pueden ser usados para crear guías y moldes quirúrgicos Uno fácilmente puede dise˜ nar márgenes de resección, evaluar defectos óseos previo a un injerto e individualizar placas de titanio9-11 El propósito de este reporte es introducir la tecnología de impresión 3D para la creación de modelos anatómicos en la planificación del tratamiento quirúrgico de tumores mandibulares Presentaremos un caso clínico en el cual estos modelos nos asistieron en el dise˜ no de la resección mandibular por patología tumoral y posterior reconstrucción inmediata placa de titanio e injerto óseo Caso clínico Paciente de sexo femenino, de 30 a˜ nos de edad y raza hispánica, que es derivada a la Clínica de Cirugía Oral y Maxilofacial de la Universidad de Puerto Rico (San Juan, PR), para evaluación y tratamiento de una gran lesión mandibular, en sector anterior, una evolución aproximada de a˜ nos Ella negó parestesia, dolor, disfagia y movilidad de los dientes mandibulares anteriores, y su historial médico pasado no fue contributorio En el examen extraoral fue evidente la masa en la mandíbula anterior, que se le manifestaba en el tejido blando de la región submental (fig 1) La tumoración era ósea, dura y no dolorosa a la palpación La sensación del nervio mentoniano en la región fue normal En la exploración intraoral se reveló una expansión ósea que se extendía entre ambos cuerpos de la mandíbula (fig 2) La expansión de ambas corticales fue evidente a la palpación Sin embargo, la mucosa que recubría la lesión estaba intacta y sin ulceraciones Se ordenó TC maxilofacial; la reconstrucción tipo ortopantomografía evidenció una gran lesión multilocular expansiva de la mandíbula anterior, que abarcaba desde el segundo premolar derecho al primer molar contralateral sin causar reabsorción de rces dentales y abarcando todo el espesor mandibular (fig 3) La densidad de la lesión era mixta, mayores áreas de hipodensidad y un menor componente hiperdenso disperso en el centro de la lesión En los cortes axiales y reconstrucciones 3D, los bordes corticales estaban bien definidos y la lesión no invadía otras regiones anatómicas (fig 4) Dentro del diagnóstico diferencial se incluyeron: odontoameloblastoma, tumor odontogénico epitelial calcificante, fibroma osificante, Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS Manejo Quirúrgico de Tumor Mandibular Asistido la Tecnología de Impresión 3D Figura A, B) Examen extraoral que evidencia aumento del volumen de las regiones mandibulares anterior y submental Figura A, B) Examen intraoral que muestra tumoración mandibular anterior expansión de cortical bucal y lingual displasia fibrosa, cementoma gigantiforme, osteoblastoma y osteosarcoma de bajo grado Se continuó la biopsia incisional y el posterior examen histológico reveló secciones de tejido blando, en su mayoría Figura Reconstrucción tipo ortopantomografía que revela gran lesión mandibular multilocular compuesto de tejido conectivo fibroso hipercelular la formación de trabéculas óseas desorganizadas El hueso cortical no parece estar implicado por el tejido conjuntivo neoplásico y no se observó atipia celular Estas características son consistentes el diagnóstico de fibroma osificante La enucleación es usualmente el tratamiento recomendado para el fibroma osificante convencional; sin embargo, debido a la extensión de la lesión, el tratamiento indicado para nuestra paciente es la resección mandibular Para planificar la cirugía y determinar los sitios de osteotomías junto al predoblado de la placa de reconstrucción (KLS Martin® , Jacksonville, FL, EE UU.), se generaron modelos anatómicos de PRM la tecnología de impresión 3D Nuestro servicio creado un protocolo utilizando programas gratuitos y de fuente abierta junto una impresora no industrial de bajo costo ROBO 3D R1 (Robo 3D® , San Diego, CA, EE UU.) Describiremos a continuación todos los pasos para la generación de estos modelos anatómicos, las etapas de los cuales están resumidas en la figura Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model ARTICLE IN PRESS RCHIC-99; No of Pages I Velasco et al Figura Tomografía computada maxilofacial A) Vista axial que muestra densidad mixta de la lesión B) Reconstrucción 3D de la vista lateral C) Reconstrucción 3D de la vista anterior D) Reconstrucción 3D de la vista mandibular inferior Segmentación: es el proceso de transformación de las imágenes (TC) en el archivo de almacenamiento y comunicación de imágenes médicas DICOM a un formato de prototipado 3D (archivo STL) Esto se realiza importando el archivo DICOM al programa de imágenes de fuente abierta InVesalius (version 3.0.0, Centre for Information Technology Renato Archer, Campinas, SP, Brasil); se recomienda TC de alta resolución espesor de cortes de 0,75-1,25 mm El programa crea un modelo 3D del esqueleto maxilofacial usando de referencia una máscara ósea preestablecida para luego exportarlo como un archivo STL (fig 6) Edición del modelo 3D: en esta segunda etapa se importa el archivo STL al programa gratuito Autodesk Meshmixer® (version 2.9.1, San Rafael, CA, EE UU.) Se selecciona la zona anatómica a imprimir en nuestro caso, solo la Segmentación Edición del modelo 3D Impresión 3D Convertir imágenes TC a data 3D (archivo STL) Planificación virtual y edición del modelo 3D Impresión del modelo y planificación Figura Resumen de los pasos para generar modelos de prototipado rápido tecnología de impresión 3D Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model ARTICLE IN PRESS RCHIC-99; No of Pages Manejo Quirúrgico de Tumor Mandibular Asistido la Tecnología de Impresión 3D Figura 3D «Segmentación» usando un programa de imágenes para transformar la información DICOM en un archivo de prototipado mandíbula y la editamos para eliminar algunos artefactos y suavizar la superficie (fig 7) Impresión 3D: ya el modelo editado se importa al programa propio de la impresora 3D, en nuestro caso es MatterControl® (MatterHackers, CA, EE UU.), para nuestra impresora ROBO 3D R1® El modelo se imprimió filamento de ácido poliláctico blanco (HATCHBOX® , EE UU.) una resolución de 0,3 mm Las etapas de segmentación y edición se demoraron aproximadamente 45 y fueron realizadas por el cirujano del caso (I.V.) El tiempo de impresión del modelo mandibular (modelo #1) fue de h y 21 El modelo tenía un peso de 71,3 g (el costo del material fue de U$1,57) Planificación preoperatoria: ya el modelo mandibular impreso (modelo #1) y la asistencia de los estudios de imágenes, se determinaron los sitios de osteotomías por mesial de los dientes 3,7 y 4,6 (fig 8A) Debido a la gran deformidad del sector mandibular anterior se generó un segundo modelo (modelo #2), donde se realizaron las Figura osteotomías virtuales y además se imprimió el arco dental maxilar junto la representación de las posibles posiciones de los implantes dentales como referencias para la reconstrucción (fig 8B) Para evitar la protrusión de la placa y del injerto óseo, desgastamos la deformidad en el modelo #1 para adaptar la placa a la forma anatómica más parecida previo al tumor Luego se comprobó la posición de la placa probándola en el modelo #2, se utilizó la posición de los dientes mandibulares y la oclusión para evaluar el correcto contorno (fig 9) Una vez conforme la adaptación de la placa, se procedió a realizar una ga posicionadora para la placa en la cirugía; esto se hizo una termoformadora estampadora de láminas dentales (vacuum forming, Bio-art, Sao Carlos, Brasil) (fig 10) Para el procedimiento quirúrgico se realizaron accesos intra y extraorales seguidos de la resección mandibular sacrificio de ambos nervios mentonianos Un estimulador de nervio (VARI-STEAM® III nerve locator, Medtronic, MN, EE UU.) fue usado durante el acceso extraoral para A, B) Selección de la región anatómica y edición del modelo Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS I Velasco et al Figura A) Modelo #1 donde se han planificado los márgenes de resección (líneas punteadas) por mesial de 3,7 y 4,6 B) Dise˜ no del modelo #2 osteotomías virtuales y representación de posibles posiciones de los futuros implantes dentales monitorizar el ramo marginal mandibular del nervio facial, además se levantó un colgajo submental pedículo del lado izquierdo para la reconstrucción intraoral La placa de 2,7 mm (KLS Martin® , Jacksonville, FL, EE UU.) fue fijada tornillos en cada segmento proximal y durante la resección se usó fijación intermaxilar para mantener la oclusión remanente en sitio No fue necesario tener que modificar la placa durante la cirugía (fig 11) Se realizó reconstrucción ósea inmediata del defecto mandibular de ≈10 cm autoinjerto cortico-esponjoso de cresta iliaca posterior (este procedimiento fue previo a la resección tumoral) y mg de Infuse® (rhBMP-2, Medtronic, MN, EE UU.) (fig 12) Como procedimiento final se realizó traqueostomía debido al edema del piso de la boca El tiempo total de cirugía fue de h y 20 En el postoperatorio no sufrió debilidad del nervio facial y su estadía Figura A-C) Se realizó desgaste del borde inferior de la mandíbula en el modelo #1 para contornear adecuadamente la placa de titanio y evitar la protrusión de esta debido al tumor D) Se comprueba la forma de la placa en el modelo #2 Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS Manejo Quirúrgico de Tumor Mandibular Asistido la Tecnología de Impresión 3D Figura 10 A, B) Se fija la placa en posición final en el modelo #1, y termoformadora estampadora de láminas dentales se construye una guía posicionadora para la placa en la cirugía hospitalaria no tuvo eventos Fue dada de alta a los días tolerando dieta por vía oral El seguimiento rutinario clínico y radiográfico (fig 13) sido sin complicaciones, mostrando una adecuada simetría facial y estando a la espera de una futura rehabilitación implantes oseointegrados Discusión En nuestra experiencia, los modelos creados la tecnología de impresión 3D son una herramienta efectiva en la planificación de resecciones mandibulares por patología tumoral No solo sirven para la planificación del tratamiento y para la producción de hardware individualizado, sino que además son una ayuda para la educación del paciente, mejoran la calidad diagnóstica e incluso pueden ser usados en simulación preoperatoria1,12 Erickson et al recolectaron información proveniente de una encuesta de 38 cirujanos acerca del uso de modelos anatómicos estereolitográficos en cirugía maxilofacial, y el 69% de los encuestados que respondieron usaban los modelos para el diagnóstico; el 73% usaban el modelo para educación del paciente; el 38% de los clínicos creían que el modelo minimizaba la herida quirúrgica y la exposición del tejido, y Figura 11 A) Acceso extraoral B) Ga posicionadora de la placa posterior a la resección mandibular C) Placa de titanio en posición D) Espécimen mandibular Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS I Velasco et al Figura 12 A) Injerto óseo de cresta iliaca posterior B) Reconstrucción mandibular injerto cortico-esponjoso e Infuse® C) Reconstrucción intraoral colgajo submental el 96% creían que los modelos eran adyuvantes útiles en el tratamiento del paciente13 Encontramos que disminuir el tiempo en la sala de operaciones es una de las mayores ventajas del uso de placas predobladas y modelos 3D como referencia anatómica No solo por razones económicas, sino también por disminuir el tiempo de exposición del paciente a la anestesia general, lo que se puede traducir en una disminución de a 1,5 h en cirugías largas14 Con nuestro protocolo presentado haciendo uso de una impresora 3D no industrial programas gratuitos, se pueden generar modelos anatómicos a bajo costo del esqueleto maxilofacial tan solo una peque˜ na inversión que está al alcance de cualquier cirujano de práctica privada o institución académica Estos modelos anatómicos representan una herramienta invaluable en la actualidad para ayudar a los pacientes a entender su diagnóstico y el tratamiento quirúrgico propuesto1 En nuestra institución son un elemento importante para la educación de residentes Su costo adicional está justificado por las ventajas que nos otorgan en disminuir el tiempo de cirugía y en la satisfacción del paciente Recomendamos que los especialistas que trabajen patología tumoral en los maxilares deben estar en conocimiento de esta tecnología, que incluso puede tener más aplicaciones en otros campos de la cirugía maxilofacial como son la cirugía ortognática, cirugía de articulación temporomandibular y distracción osteogénica craneofacial Responsabilidades éticas Protección de personas y animales Los autores declaran que los procedimientos seguidos se conformaron a las normas éticas del comité de experimentación humana responsable y de acuerdo la Asociación Médica Mundial y la Declaración de Helsinki Confidencialidad de los datos Los autores declaran que han seguido los protocolos de su centro de trabajo sobre la publicación de datos de pacientes Derecho a la privacidad y consentimiento informado Los autores han obtenido el consentimiento informado de los pacientes y/o sujetos referidos en el artículo Este documento obra en poder del autor de correspondencia Conflicto de intereses Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses Agradecimientos Al Dr Oscar Venegas y a la Sra Daniela Palma por su ayuda en la preparación del manuscrito Bibliografía Figura 13 Radiografía panorámica postoperatoria que evidencia la correcta posición de la placa de reconstrucción y del injerto óseo Salgueiro MI, Stevens MR Experience with the use of prebent plates for the reconstruction of mandibular defects Craniomaxillofac Trauma Recosntr 2010;3:201 -8 Cohen A, Laviv A, Berman P, Nashef R, Abu-Tair J Mandibular reconstruction using stereolithographic 3-Dimentional printing modeling technology Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2009;108:661 -6 Rahimov C, Farzaliyev I Virtual bending of titanium reconstructive plates for mandibular defect bridging: Review of three clinical cases Craniomaxillofac Trauma Reconstr 2011;4:223 -34 Yovchev D, Stanimirov P, Mihaylova HR Lower jaw reconstruction using prototype from cone-beam computed tomography data Int Journal of Sciences and Research 2014;3:57 -9 Nayar S, Bhuminathan S, Bhat WM Rapid prototyping and stereolithography in dentistry J Pharma Bioallied Sci 2005;7 Suppl 1:S216 -9 Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007 +Model RCHIC-99; No of Pages ARTICLE IN PRESS Manejo Quirúrgico de Tumor Mandibular Asistido la Tecnología de Impresión 3D Winder J, Bibb R Medical rapid prototyping technologies; state of the art and current limitations for application in oral and maxillofacial surgery J Oral Maxillofac Surg 2005;63:1006 -15 Mankovich NJ, Cheeseman AM, Stoker NG The display of threedimensional anatomy with stereolithographic models J Digit Imaging 1990;3:200 -3 Ventola CL Medical applications for 3D printing: Current and projected uses P T 2014;39:704 -11 Cunningham L, Madsen M, Peterson G Stereolithographic modeling technology applied to tumor resection J Oral Maxillofac Surg 2005;63:873 -8 10 Barker TM, Earwaker WJS, Lisle DA Accuracy of stereolithographic models for human anatomy Australas Radiol 1994;38:106 -11 11 Mehra P, Miner J, d’Innocenzo R, Nadershah M Use of 3-D stereolithographic models in oral and maxillofacial surgery J Maxillofac Oral Surg 2011;10:6 -13 12 Erben C, Vitt KD, Wulf J First statistical analysis of data collected in the Phidias validation study of stereolithographic models Phidias Newsletter 2000;5:6 -12 13 Erickson DM, Chance D, Schmitt S, Mathis J An opinion survey of reported benefits from the use of stereolithographic models J Oral Maxillofac Surg 1999;57:1040 -3 14 Toro C, Robiony M, Costa F, Zerman N, Politi M Feasibility of preoperative planning using anatomical facsimile models for mandibular reconstruction Head Face Med 2007;3:5 Cómo citar este artículo: Velasco I, et al Manejo quirúrgico de tumor mandibular asistido la tecnología de impresión tridimensional: nota técnica y reporte de caso Rev Chil Cir 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.rchic.2016.09.007